干法选煤除尘系统技术改造.pdf

干法选煤除尘系统技术改造 李多松 中国矿业大学环测学院, 江苏 221008 孙建明 徐州矿务集团, 江苏 221008 摘要 本文结合某干法选煤厂除尘系统改造, 通过现场测试、存在问题分析以及理论计算等, 实现了对煤尘控制方案 的优化。 在此基础上, 根据改造方案实施、调试及运行情况, 提出了对点多、量大、面广等特殊尘源进行控制的技术。 关键词 干法选煤 除尘技术 0 前言 空气重介选煤即干法选煤是矿物加工的一种新 技术, 它要求原煤干燥, 水分含量低 , 同时入选原煤、 选后精煤、矸石以及所用介质粒度细, 造成尘粒极易 扬起, 污染极其严重 , 必须采取有效的措施将其加以 控制 ,以保证室内岗位粉尘达到车间空气质量标 准 ,即低于10 mg m 3 , 室外排放达到国家二类生产 性粉尘排放标准 ,即低于100 mg m 3 。目前世界上仅 中国建有 2 座干法选煤示范厂, 但由于扬尘点多,煤 尘量大,严重影响周围环境 ,又严重妨碍干法选煤技术 的发展与应用。为了解决这一问题,在现场调查、 理论 分析、 风量计算的基础上,合理地确定了干法选煤厂除 尘系统技术改造的方案,改造后运行效果很好。 1 现场调查与测试 为了弄清所存在的问题, 多次到干法选煤厂对原 通风除尘系统进行了详细的静态调查, 彻底找出原通 风除尘系统在方案确定、系统设计和施工安装等方面 所存在的问题。动态测试是利用全自动电脑烟尘测 试仪、数字压力计 、 S 型皮托管对通风除尘系统各吸 尘罩的排风量进行实测, 从而找出通风除尘系统在风 量计算方面所存在的问题 。 2 存在问题分析 根据静态调查与动态测试的结果, 按照集气罩的 捕集机理 、 系统设计原则 、 管路安装要求 ,对原通风除 尘系统所存在的问题进行了全面的理论分析 。 2. 1 方案选择 2. 1. 1 煤尘控制方法单一 原系统在煤尘控制上, 仅采用了集气罩捕集, 而 由于许多扬尘点落差大, 冲击力强, 煤尘突发远高于 其他情况, 如果仅用集气罩一种方式进行控制 ,很难 达到要求 。 2. 1. 2 吸尘点太多 ,系统太复杂 通风除尘系统的吸尘点一般在 5 ～ 6 个为好, 最 多不超过 8 个 , 但原通风除尘系统的吸尘点多达 14 个, 是正常情况下的 2 倍多。这么多的吸尘点共 用一个除尘系统, 虽然节省了一部分投资, 但管路太 多太复杂,在计算时就很难保证各支管之间的阻力平 衡,实际运行更难实现各吸尘点达到所要求的排风量 。 尤其是最远吸尘点基本没有风量,煤尘无法控制。 2. 2 系统设计 [ 1] 2. 2. 1 吸尘罩设计不当 原设 计用 于皮带 的吸 尘罩 均很 小, 分 别为 400 mm 300 mm , 管径 200 mm , 高200 mm和500 mm 300 mm ,管径 200 mm ,高 250 mm 两种尺寸 ,且仅用 L 30 mm 30 mm 4 mm的角钢安装在皮带顶面, 有 效空间十分有限 ,远小于临界控制面, 致使吸尘罩发 挥不了应有的作用, 煤尘外逸现象很严重 。 2. 2. 2 水平管路太长 原系统在设计上水平管路不仅多 ,而且太长, 这 与除尘管道尽可能垂直或倾斜敷设 ,尽量减少水平管 道的原则是相违背的 。 2. 2. 3 管道流速太低 对于含煤尘气体 ,其管道流速应在 14～ 16 m s之 间, 但实测数据表明, 很多管道的实际流速都在 10 m s以下 ,煤尘堆积现象严重 , 有 2 根水平管道已 经堵死。 2. 2. 4 吸尘点设置不够 干法选煤生产工艺不同于其它选煤生产工艺 ,尘 源点多 ,扬尘量大, 尽管原系统在许多地点设置了吸 尘罩 ,但仍有许多遗漏之处 如脱介筛筛面,精煤皮带 机头、原煤皮带机尾 、 ZS-1225 型振动筛面及筛下粉煤 下料口等。 44 环 境 工 程 2006年 4 月第24 卷第2 期 2. 3 施工安装 2. 3. 1 下料管 、 排灰管角度太大 在原系统中 ,下料管多数采用垂直布置 ,少数采 用倾斜布置,但角度很大 ,这使物料在下落至底部时, 冲击力很大,尤其当落差较大时,粉尘扬起十分严重。 2. 3. 2 蝶阀加工粗糙 1 许多蝶阀阀板与短管管壁之间的缝隙过大, 严密性差, 通过现场实际调试, 许多蝶阀起不到关闭 作用 。 2 多数蝶阀的调节档次太少 ,只有 0 、 45 和 90 三档 ,往往不能发挥应有的阻力调节作用。 2. 3. 3 管道三通不规范 原系统管路三通多数采用 90 直插, 并且没有渐 扩管, 也没有 10,则调整管径重新计算, 直到 10 为止 [ 2] 。按上述方法依次计算下去 ,就可 以分别确定出每段管路的理想管径 ,并通过阻力平衡 确保整个通风除尘系统运行后 ,各扬尘点的实际排风 量达到理论值。现将各集气罩排风量的计算结果列 在表 1 中 ,由表 1 可以看出, 各扬尘点的实际排风量 和理论排风量相差很大。 4 改造方案优化 经过反复研究 、 论证和多次实验室小试 ,最终将 改造方案确定为 改造原通风除尘系统 辅设局部尘 源控制用除尘机组增设喷雾除尘系统 。 表 1 各扬尘点原排风量、风速和改造后的理论排风量、风速 扬尘点位置 原排风量 Nm3h- 1 原管路风速 ms- 1 理论排风量 Nm3h- 1 理论风速 ms- 1 输灰皮带机头4126. 8885014. 2 除尘器排灰皮带3455. 7486014. 3 受料溜槽6317. 781 20014. 8 磁选机5908. 591 05015. 3 脱介筛落料点5779. 8892315. 8 358 皮带机头6606. 941 44615. 2 358 皮带机尾6888. 601 12014. 0 分流装置4447. 0192514. 6 矸石皮带机尾5158. 2488714. 2 精煤皮带落料点7729. 021 33515. 6 主机顶部5 46812. 197 13015. 9 390 顶部2603. 401 11014. 5 4. 1 改造原通风除尘系统 4. 1. 1 辅助设施改造 1 更换蝶阀 将所有分档调节的蝶阀全部换成 连续调节型 。 2 降低排灰阀安装高度 将两种除尘器 旋风 和布袋 的排灰阀降至落灰转运皮带顶部 。 3 改善并保证皮带的密封性 对于输送细小且 干燥物料的 5 条皮带, 采用密封垫和密封胶联合使 用,尤其在转载点处 。 4. 1. 2 吸尘罩改进 如 2. 2. 1 所述 , 用于皮带上的吸尘罩尺寸均偏 小,需作如下改进。 1 将用在输灰、除尘器排灰和粉煤等皮带上的 吸尘罩由原来的400 mm 300 mm ,管径 200 mm, 高 200 mm增到700 mm 400 mm , 管 径 200 mm , 高 350 mm 。 2 将用在主机、分级筛等设备上的吸尘罩由原 来的500 mm 300 mm, 管径 200 mm , 高 250 mm增 至800 mm 500 mm ,管径 200 mm ,高 400 mm 。 4. 1. 3 吸尘点补设 1 脱介筛筛面 精煤从主机被刮板刮入脱介筛 时,因落差和入口处密封性不严,粉尘外溢现象严重, 需在脱介筛筛面补设吸尘罩 。主机上关闭 2 个吸 尘罩 。 2 输灰皮带机头 因粉尘细小 ,粘附性大 ,因此 需设橡胶刮板 , 以便将粘附在 2 条皮带上的粉尘刮 去。同时, 为保证除灰效果,还需采取措施 ①在机头 下部的角钢框架外焊上 4 块钢板, 形成密封灰箱, 用 于贮放从皮带上刮下来的灰。密封灰箱底部开有清 45 环 境 工 程 2006年 4 月第24 卷第2 期 灰门 ,以便积灰多时用于清理 。 ②为避免刮板刮下的 灰又重新扬起 , 在 2 个密封灰箱南侧分别增设一侧 吸罩 。 4. 1. 4 筛分楼增设二级除尘器 由于原煤筛分楼通风除尘系统仅设置了旋风除 尘器 ,除尘效率太低 ,为使粉尘浓度达到排放标准 ,需 在原有基础上再增设二级高效除尘器 , 型号为 LHF 型布袋除尘器。由于原系统所配风机的风压仅有 95～ 1 510 Pa ,已远不能满足要求, 必须加以更换。经 过详细计算 ,更换后的风机型号为 9- 26No. 8D 型离心 通风机。 4. 1. 5 增加烟囱高度 原通风除尘系统烟囱高度低于主厂房,这是不符 合有关规定的, 因此需要将其加高到超过主厂房 7 层 楼顶 15 m 。 4. 1. 6 重新计算,调整管径 原通风除尘系统管道阻力不平衡, 无法达到所要 求的排风量 。经过计算, 调整方案如下 连接主机顶 部各吸尘罩至主干管的支管管径增加100 mm , 除尘 器排灰皮带吸尘罩支管管径减少30 mm , 粉煤皮带机 尾吸尘罩支管管径增加50 mm ,原煤皮带卸料点及受 料溜槽吸尘罩管径增加35 mm 。 4. 2 辅设局部尘源控制用除尘机组 由于原通风除尘系统吸尘点多达 14 个, 而风机 和除尘器均设在主厂房二楼, 这就在客观上增加了阻 力平衡的难度 ,因为一旦吸尘点超过 8 个, 既使计算 非常准确 、 仔细 ,也很难保证排风量均衡 ,尤其是设在 最远的主厂房七楼的 3 个吸尘点 ,无论如何也达不到 所要求的理论排风量 。为解决这一矛盾 ,现将原通风 除尘系统中位于七楼内 42. 600 平面 的 3 个吸尘 点分离出来,与七楼新增分级筛卸料处所设吸尘点合 在一起,组成新的除尘系统。 4. 2. 1 吸尘罩规格 1 原吸尘点所配吸尘罩均按上述要求进行改造。 2 七楼新设分级筛下料处可安装700 mm 400 mm ,管径 200 mm ,高 350 mm的吸尘罩 。 4. 2. 2 除尘机组选型 由于七楼几个吸尘点比较集中 ,扬尘量及抽风量 相对较小, 同时七楼空间不大, 若采用二级除尘不仅 占地太多, 妨碍其他设备正常运转 , 同时投资太大。 针对这一情况选用专为库顶、库底及皮带输送等局部 尘源而设计的 HD9756 型袋式除尘机组。 4. 3 增设高压喷雾除尘系统 [ 3] ZS-1225型振动筛 、 煤仓以及部分皮带扬尘点分 别处于原煤干燥工序前或主机分选后,对煤中水分要 求不是非常严格 。根据这一情况,采用了与前面通风 除尘不同而效果更好的方法, 即高压喷雾除尘来控制 煤尘污染。为了提高除尘效果 , 控制煤尘扩散, 缩小 喷雾范围, 需在每一个喷嘴下设置钢板焊制的密闭罩 或半密闭罩 。 4. 3. 1 喷雾点位置及喷嘴 1 喷雾点位置 干法选煤工艺中所有对水分没 有严格要求的扬尘点 。 2 喷嘴数量 14 个。 3喷 嘴 型 号 FCL-2- 90 3 个 、FCL-3 -90 7个 、 FCL- 4-90 4 个 。 4. 3. 2 水泵选型 1 总喷水量计算 Q m 3 h Q K ∑niqi 式中 K 储备系数 ,本设计 K 取 2. 0 ; qi 某一型号喷嘴额定流量 m 3 h。 Q 2 10 0. 11 4 0. 203. 8 m 3 h 根据流量及 FCL 系列喷嘴所需的额定水压, 选 用Ty50-32-250 J O 型单级泵 IS 型单吸泵 。 5 实际效果 上述优化控制方案于 2002 年 2 月在某干法选煤 厂开始施工, 于 2002 年 7 月完成 , 经过半个月的调 试,所有扬尘点的集尘效果都非常好, 室内任何地方 的粉尘都低于10 mg m 3 , 两年多来, 没出现煤尘污染 问题 。 6 结论 1对于点多、 量大、面广的干法选煤系统 ,仅采 用1 种方法根本不能将煤尘完全控制起来 ,必须将通 风除尘、 喷雾除尘和局部除尘等几种控制技术有机地 组合在一起 ,结合尘源特点, 分别加以利用 。只有优 势互补,才能彻底解决干法选煤的环保问题。 2 要提高喷雾除尘效果,除了喷嘴型号、安装位 置、 水压、 水量等参数外, 还必须在扬尘点采取有效的 密封措施, 本次技术改造已经充分证明 有没有密封 措施 ,其效果相差很大。 3 对于突发性、 逸散性都很强的煤尘污染源 ,在 理论排风量的计算时, 其控制风速最好取高限, 甚至 平均值的 2 倍。 下转第 36 页 46 环 境 工 程 2006年 4 月第24 卷第2 期 比较说明废弃物基活性炭对甲苯的吸附性能 ,作者选 择北京某活性炭厂生产的无烟煤基活性炭 孔结构参 数见表1 进行了相同条件下的吸附实验。 结果表明, 无烟煤基活性炭与废弃物基活性炭在 吸附过程中具有相同的穿透曲线。基于穿透时间 tb 本文定义为出口气流中甲苯浓度与入口气流甲苯浓 度的比值为0. 1时所对应的吸附时间 是表征活性炭 吸附性能的一个非常重要的参数, 故将两种活性炭对 甲苯吸附的穿透时间列于表 2 、 3 中以进行比较。其 中表 2 为气体流量 778 mL min 下不同甲苯入口浓度 时的穿透时间, 表 3 则为甲苯入口浓度为 3. 810 -4 时穿透时间与气体流量 F 之间的关系, 斜线左边和 右边的数字分别为废弃物基和无烟煤基活性炭的吸 附穿透时间。 表 2 甲苯入口浓度与穿透时间之间的关系 项目 C0 10- 4 1 . 62. 53. 86. 7 tb min95 9164 5949 4627 24 表 3 穿透时间与流量之间的关系 项目 F mLmin- 1 6187789151 144 tb min 65 6149 4641 3834 30 显然 ,废弃物基活性炭的穿透时间比无烟煤基活 性炭的穿透时间略长 ,说明废弃物基活性炭对甲苯的 吸附性能更好, 而其生产成本却比无烟煤基活性炭低 1 3 以上。因此 , 以废弃物基活性炭为吸附剂可对 VOCs 尤其对无需回收的 VOCs 进行经济 、 有效地吸 附治理。 3 结论 废弃物基活性炭因其制备成本低且对甲苯具有 良好的吸附性能而完全可用于 VOCs 的吸附治理 ,从 而既扩大了废弃物基活性炭的应用范围 ,还进一步达 到了“以废治污”的目的。废弃物基活性炭系用于 VOCs 吸附 、 净化治理的新型、低廉吸附剂。 参考文献 [ 1] 阎勇. 有机废气回收技术. 化工进展,1996, 5 36 -39. [ 2] 乔惠贤, 尹维东, 栾志强等. 大风量 VOCs 废气治理. 环境工程, 2004,22 1 36 -38. [ 3] 解立平, 林伟刚, 杨学民. 城市垃圾综合利用新工艺. 环境工程, 2002,20 6 52 -54. [ 4] 解立平, 林伟刚, 杨学民. 塑料热解物在城市有机废弃物制备活 性炭中的作用. 新型炭材料, 2002, 17 4 57 -61. 作者通讯处 解立平 300160 天津市河东区程林庄路 63 号 天津 工业大学材化学院 电话 022 81529681 E -mail xielp368263. net 或 lpxie368 yahoo. com. cn 2005- 07-14 收稿 上接第 46页 4当通风除尘系统的吸尘点超过 5 ～ 6 个时, 除了通过合理计算管径力求阻力平衡外 ,还必须设置 性能良好的连续性阀门加以调节 , 也就是说 ,必须将 管径调节和管件调节结合起来 ,才能达到理想的捕集 效果 。 参考文献 [ 1] 苏汝维、郭爱清等. 工业通风与防尘工程学, 北京 北京经济学 院出版社, 1991, 7 第 1版 33 -55. [ 2] 季学李. 大气污染控制工程. 上海 同济大学出版社, 1992 160 - 170. [ 3] 王丽萍, 李多松等. 大气污染控制工程, 北京 煤炭工业出版社, 2002 300 -330. 作者通讯处 李多松 221008 江苏徐州市 中国矿业大学环测 学院 2005- 07-18 收稿 声 明 为适应我国信息化建设,扩大本刊及作者知识信息交流渠道, 本刊已加入“中国期刊全文数据库” , 其作者 著作权使用费与本刊稿酬一次性付给。如作者不同意将文章编入该数据库 ,请在来稿时声明 ,本刊将做适当处 理,如不声明视为同意。 36 环 境 工 程 2006年 4 月第24 卷第2 期 AN EXPERIMENTAL STUDY ON SPRAY PERANCES OF TWIN FLUID NOZZLE FOR FLUE -GAS DECONTAMINATIONZhang Li Li Wushen Pu Ge 40 Abstract Experiment has been done on a twin fluid nozzle in spray drying chamber of flue -gas decontamination. Factors affecting spray angle anddistribution of liquid -drop diameter etc have been analyzed. It is found that air liquid ratio and slurry concentration are crucial to spraying character. A suitable liquid -drop diameter and spraying angle can be obtained by changing parameter of running. The nozzle can be used for decontaminating acid gas of drying flue gas to obtain better decontaminating efficiency. Keywords spray drying, twin fluid nozzle, spray angle and spray particle size TECHNICAL RE OF DEDUSTING SYSTEM OF DRY COAL SEPARATION Li Duosong Sun Jianming 44 Abstract Through on -the -spot test, analysis of the existing questions, theoretical calculation, etc, the control project s optimization of coal dust is realized, connected with dust removal system s reation of Baijiazhuang dry coal separation. On this basis, it is also put forward the control technique of special dust source that has multiple -point, large quantity , extensive area and so on according to the project s actualization, debugging and the running situation. Keywords dry coal separation and dust removal technolgy CLEANING OF FLUE GAS IN PRODUCTION OF AUTO -LINER MADE OF REGENERATIVE FIBER USING PLASMASun Chunbao Xing Yi Huang Liming 47 Abstract Plasma air cleaning technology was used to control the flue gas by the production of auto -linerwith regenerative fiber asmaterial. Its structure and operation parameters were optimized, and its cleaning principle was also studied. it is shown that plasma air cleaning technology can treat superfine particles and can also refine inhalant particulate andgas pollutant. Structure of the equipment is simple and the operation cost is low. It can be used in any industry field where the same kind of flue gas is produced. Keywords cleaning of flue gas, plasma, auto -liner and regenerative fiber material DISCUSSION ON THE FUNCTION AND PROCESS OPTIMIZATION OF MSW COMPOSTING COMPREHENSIVE CONTROL OF OXYGEN CONTENT, TEMPERATURE AND MOISTURE IN COMPOSTING PROCESSXu Wenlong Zhang Jing Ullus Leidel et al 50 Abstract Taking into account the current situation in China, the function and application of the MSW composting are discussed. In addition to the traditional application of the compost as fertilizer for farming, forest or greening , the composting can be understood as an important pretreatment ofMSW prior to the landfilling or biological drying before the incineration, in order to increase the heating value of the MSW. From the point of decreasing investment and operational costs, the analysis is made that the priority should be given to the main reaction conditions of biological systems and ventilation optimization instead of simply emphasizing on mechanization. The main factors of process such as the oxygen content, temprature and moisture are discussed, and a new engineering technology aswell as the control are introduced accordingly . Keywords municipal solid waste MSW, composting, biological treatment, oxygen content, temperature, moisture and control THE RESEARCH ON TREATING THE WASTE ACID OF CRUDE BENZOL REFINING Li Meixiang Su Guangwu Cheng Xiaodong 56 Abstract Waste acid of crude benzol refining was processedwith roasting . It is studied the technical process of waste acid of crude benzol refining by employing roasting ; the best operating parameters are discussed and the technical process is also optimized. Experimental results have shown that this can treat waste acid effectively, and has the advantages of easy operation, no secondary pollution and good economic benefit. Keywords roasting , crude benzol refining, waste acid and research EXPLORATION AND PRACTICE OF DEVELOPING BUILDING MATERIALS FROM FLUOR - GYPSUM DEBRISLi Ruyi Li Li Cao Zuogang 58 Abstract Fluor -gypsum debris from chemical production is used to make building materials, such as cement retarder, gypsum block and gypsum brick etc, whose technical properties can meet the requirements. It can solve not only environmental pollution, but also realize resource reuse of industrial debris. Keywords fluor -gypsum, environment protection and resource reuse RESEARCH ON EXTRACTION AND MODIFICATION OF LIGNIN INTHE PAPER MILL SLUDGE Li Shumian Jiang Ling Li Zhancai et al 62 Abstract The of extracting lignin from paper mill sludge and its sulfonated condition for modification have been studied. Some influencing factors such as the reaction temperature, reaction time, pH value etc. have been researched in detail. The experiment results indicate 4 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 24, No. 2,Apr. ,2006